Реконструкция производственных зданий.

ЧАСТЬ VI (МЕ)

1. Классификация способов реконструкции. Влияние различных факторов на состояние конструкций.

При реконструкции промышленных предприятий возникает необходимость оценить состояние несущих и ограждающих конструкций, выявить возможность их эксплуатации, а в ряде случаев запроектировать усиление отдельных элементов или конструкций каркаса. Все работы при этом можно подразделить на три основных этапа:

ü Обследование существующих конструкций, выявление резервов несущей способности каркаса и необходимости его усиления;

ü Выбор способа усиления, расчёт и конструирование усиленной конструкции;

ü Производство работ по усилению конструкций.

2. Техническое состояние сохраняемых конструкций (обследование конструкций).

Первой задачей обследования является составление обмерочных чертежей. При этом производится геодезическая съёмка с определением основных горизонтальных (пролёты, шаги колонн в нескольких уровнях по высоте, расстояния между осями подкрановых балок и т.п.) и вертикальных (отметки верха фундаментов, столика для опирания подкрановых балок, низа ферм и т.п.) размеров. Замеряют размеры сечений всех элементов каркаса, составляют эскизы узлов и стыков конструкций.

При выявлении несущей способности конструкции важно оценить качество материала, из которого выполнены её элементы. Необходимо знать прочность, пластичность, склонность к хрупкому разрушению и свариваемость стали. Необходимо проводить химический анализ материала и механические испытания образцов.

При обследовании уточняют нагрузки, передающиеся на каркас здания.

При изготовлении, монтаже, а также при эксплуатации здания в конструкциях появляются дефекты и повреждения, которые снижают несущую способность элементов и , следовательно, должны быть выявлены при обследовании.

Все дефекты и повреждения тщательно фиксируются и в дальнейшем учитываются при проверочном расчёте.

Составленные при обследовании ведомости дефектов, выполненные поверочные расчёты (а в ряде случаев – и испытания конструкций) позволяют составить техническое заключение о состоянии конструкций каркаса и его несущей способности. При этом особое внимание обращается на выявление резервов несущей способности конструкций каркаса.

В техническом заключении приводятся также рекомендации по усилению отдельных элементов каркаса или всей конструкции в целом и ориентировочно выбираются способы увеличения несущей способности каркаса и усиления его элементов.

3. Техническое состояние сохраняемых конструкций (дефекты и повреждения конструкций).

При изготовлении, монтаже, а также при эксплуатации здания в конструкциях появляются дефекты и повреждения, которые снижают несущую способность элементов и, следовательно, должны быть выявлены при обследовании.

Характерные повреждения колонн - это поражение коррозией нижней заглубленной части стержня колонны и механические повреждения решётки и ветвей нижней части колонны из-за ударов по ним во время эксплуатации здания.

В фермах покрытия часто наблюдается искривления стержней (особенно при большой их гибкости) и различные дефекты узлов. Например, в опорых узлах часто отсутствуют болты, крепящие фланцы к колонне, шайбы под гайками. Часто имеются дефекты сварных швов (неравномерность, непровары и т.п.). В некоторых производствах наблюдается заметные поражения элементов ферм коррозией.

В подкрановых балках наиболее часто повреждаются поясные сварные швы и заклёпки, крепящие стенку к верхнему поясу балки. Особенно часто эти повреждения возникают у опор балок и в местах стыков подкрановых рельсов. Трещины, возникающие в сварных швах, часто распространяются на околошовную зону и на основной металл.

Возможны дефекты и в других элементах каркаса: например, достаточно часто отсутствуют или заметно искривлены элементы связей.

4. Техническое состояние сохраняемых конструкций (определение свойств металла).

При выявлении несущей способности конструкции важно оценить качество материала, из которого выполнены её элементы. Необходимо знать прочность, пластичность, склонность к хрупкому разрушению и свариваемость стали. Необходимо проводить химический анализ материала и механические испытания образцов.

Стружка для химического анализа отбирается сверленим на всю толщину проката в трёх местах по длине элемента и тщательно перемешивается. Механические свойства выявляют испытаниями плоских стандартных образцов и образцов для испытания на ударную вязкость. Места вырезки образцов выбирают так, чтобы была обеспечена несущая способность элементов с учётом их ослабления. Сравнивая результаты химического анализа и механических испытаний с соответствующими техническими условиями на поставку стали, можно установить её марку и данные, необходимые для расчёта (временное сопротивление, предел текучести и т.д.). Для оценки надёжности уществующих конструкций важно установить, из какой стали они выполнены (спокойной, полуспокойной, кипящей).

Свариваемость стали оценивается по её химическому составу.

5. Техническое состояние сохраняемых конструкций (определение фактических нагрузок и воздействий).

При обследовании уточняют нагрузки, передающиеся на каркас здания. Для определения нагрузки от собственного веса кровли в нескольких местах кровля вскрывается и определяется толщина и масса всех слоёв. Опыт показывает, что фактическая нагрузка может значительно отличаться от той, которая была предусмотрена проектом. Уточняется масса мостовых кранов и другого подъёмно-транспортного оборудования. Устанавливаются места подвески к конструкциям различных трубопроводов и подсчитываются нагрузки от них. Проверочный статический расчёт поперечных рам и других конструкций проводится с учётом фактических выявленных при обследовании нагрузок и сечений элементов конструкций.

6. Техническое состояние сохраняемых конструкций (оценка несущей способности сохраняемых конструкций).

Резервы несущей способности конструкций каркаса могут быть выявлены (и реализованы) за счёт:

ü Более точного определения механических характеристик и химического состава сталей, из которых изготовлены конструкции обследованного каркаса. Это даёт возможность повысить расчётное сопротивление по сравнению с тем , которое было принято при проектировании;

ü Выявления элементов, площади сечений и моменты инерции которых увеличены пр и изготовлении по сравнению с принятыми при проектировании;

ü Уточнение нагрузок от собственного веса конструкций. При этом иногда бывает целесообразным рекомендовать замену тяжёлой кровли лёгкой с целью уменьшения объёма работ по усилению конструкций каркаса;

ü Уточнения полезных технологических нагрузок на перекрытиях и площадках, которые при проектировании назначаются часто с запасом;

ü Учёта реальных условий эксплуатации мостовых кранов и нагрузок от них.

7. Проектирование усиления металлических конструкций (способы усиления).

По условиям производства работ возможно усиление под нагрузкой (выгодно!!!), с частичной разгрузкой и с частичным демонтажем конструкций. Частичная разгрузка необходима, когда во время усиления приходится временно ослабить элементы и соединения, воспринимающие большие усилия. Частичный демонтаж необходим, когда часть элементов имеет настолько существенные повреждения, что их целесообразно заменить новыми. Эти элементы перед демонтажем должны быть полностью разгружены.

По конструктивному признаку способы усиления можно подразделить на три вида: усиление с изменение статической схемы или мест передачи нагрузок; усиление с изменением сечения элементов и комбинированный метод, при котором изменяется статическая схема, и увеличиваются сечения отдельных элементов.

8. Усиление балок.

Увеличение несущей способности разрезных подкрановых балок ведется установкой дополнительных элементов, воспринимающие опорные моменты эти элементы превращают балку в неразрезную. Возможно установка стоек и устройство шпренгелей. Подкрановые балки усиливаются к верхней и нижней полкам вертикальных или наклонных листов при не достаточной местной устойчивости стенки наиболее часто делаются дополнительные ребра жесткости. Клепанные подкрановые балки усиливаются с помощью листов и уголков.

9. Усиление стропильных ферм.

Усиление стропильных ферм шпренгелем возможен только при большом расстоянии между габаритами крана и низом стропильных ферм. Если не достаточна несущая способность нижнего пояса ферм, можно использовать затяжки в уровне нижнего пояса, напрягаемые при усилении. При необходимости увеличение несущей способности верхнего пояса ферм часто целесообразно устройство дополнительной шпренгельной решетки. При воздействии возможна установка вертикальных связей по всей длине цеха.

10. Усиление колонн.

Дляусиление колонн используются дополнительные стоики, воспринимающие нагрузку на колонну. В коротких зданиях устанавливают дополнительные связи по нижнему поясу ферм, которые создают в нижнем поясе ферм жесткий диск, воспринимающий горизонтальные реакции колонн в уровне нижнего пояса ферм и передающие их на конструкции торцевого фахверка.